史成龍 王佑寶 劉建凱 馮嘉 劉巖 肖進(jìn)勇 楊懷林 孫華云

1）山東耐材集團(tuán)魯耐窯業(yè)有限公司 山東淄博255200

2）山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院 山東淄博255200

梭式窯屬于間歇式運(yùn)行窯爐，在運(yùn)行過(guò)程中，隨窯內(nèi)溫度升高，其煙氣量、煙氣溫度、污染物含量等指標(biāo)不斷變化，為煙氣處理至達(dá)標(biāo)排放帶來(lái)一系列難題。采用氧化法脫硝，雙堿法脫硫，動(dòng)態(tài)液膜除塵的煙氣處理工藝，通過(guò)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)該處理工藝存在運(yùn)維成本高，排放指標(biāo)控制難，設(shè)備故障率高，反應(yīng)塔易腐蝕，管路結(jié)晶堵塞嚴(yán)重，污水處理困難，有白煙排放等問(wèn)題［1-3］。因此，需尋求另一種煙氣處理工藝。

經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，除濕法處理方案外，其他方案要求進(jìn)入處理系統(tǒng)的煙氣溫度為250～300℃。梭式窯制品的燒成溫度為1 350～1 750℃，而煙道出口溫度為600～850℃。大部分梭式窯采用窯底煙道模式，窯底煙道雖帶走一部分熱量，但煙氣進(jìn)入處理系統(tǒng)前的實(shí)測(cè)溫度約610℃。為符合煙氣處理系統(tǒng)的溫度要求，必須降低煙氣溫度。

為滿足窯爐高效率運(yùn)行，需減少梭式窯降溫時(shí)間。通常情況下，使用風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)鼓入窯爐，加快降溫過(guò)程。但利用風(fēng)機(jī)抽出的多余熱風(fēng)直接排放會(huì)造成熱能浪費(fèi)。

1 梭式窯煙氣處理工藝和余熱綜合利用選取方案

1.1 優(yōu)化升級(jí)煙氣處理工藝

隧道窯煙氣處理工藝中氧化、濕法處理工藝存在眾多弊端，現(xiàn)已完成煙氣處理工藝的升級(jí)和改造，實(shí)際運(yùn)行后脫硫、脫硝的效果優(yōu)異，運(yùn)維成本低，所以，擬在梭式窯上應(yīng)用。該煙氣處理工藝：1）采用高溫碳酸氫鈉干法脫硫，使用小蘇打作為脫硫劑，在220～300℃時(shí)，與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，生成亞硫酸鈉粉末，以達(dá)到脫硫的目的［4-5］。2）布袋式去除煙氣粉塵，清灰效果好，除塵效率＞99.9%。3）低溫SCR工藝脫硝，該方法使用釩鈦催化劑，以氨水作為還原劑，將NOx還原成N2和H2O［6］。

1.2 降低煙氣溫度

為滿足梭式窯煙氣處理系統(tǒng)入口的溫度要求（≤260℃），必須對(duì)煙氣溫度進(jìn)行降溫。當(dāng)前采用水冷模式，即水箱式降溫，利用熱煙氣加熱冷水的模式降低煙氣溫度。根據(jù)煙氣流量，選擇合適的降溫器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化運(yùn)行。降溫時(shí)，煙氣的流速較高，為了使煙氣溫度滿足處理系統(tǒng)的要求，可以在系統(tǒng)中增加一套降溫水塔。

1.3 窯爐并聯(lián)改進(jìn)

在單條梭式窯的實(shí)際運(yùn)行中，窯內(nèi)溫度在200～1 000℃時(shí)，含硫化合物與氧氣發(fā)生反應(yīng)，煙氣中SO2的含量逐漸達(dá)到峰值。煙氣溫度＜220℃時(shí)，因溫度較低，脫硫工藝無(wú)法正常運(yùn)行。經(jīng)多次調(diào)整發(fā)現(xiàn)：低溫狀態(tài)下，在脫硫塔中添加石灰粉可以解決此問(wèn)題［7］。對(duì)于燃?xì)庑透G爐來(lái)說(shuō)，NOx通常以溫度型NOx為主，溫度型NOx是由于助燃空氣中的N2與燃?xì)饣旌喜痪?，在局部因高溫氧化生成，其形成主要與溫度、氧含量以及煙氣在高溫區(qū)停留時(shí)間有關(guān)；特別在高于1 400℃時(shí)，極容易形成溫度型NOx，使NOx的含量升高［8］。窯溫到達(dá)1 500℃后，NOx的折算濃度迅速增大，在人為干預(yù)下，其折算濃度才不再上升。

通過(guò)查看單條梭式窯污染物的排放數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)達(dá)到SO2和NOx的排放濃度峰值的時(shí)間不同。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，設(shè)計(jì)出3條梭式窯并聯(lián)運(yùn)行，共用一套煙氣處理系統(tǒng)的模式。單條梭式窯的升溫階段為26 h，保溫階段為8 h，降溫階段為62 h，自點(diǎn)火開(kāi)始至降溫結(jié)束，需要96 h。為保證環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)降溫時(shí)抽出的熱空氣溫度的趨穩(wěn)，選擇在1＃梭式窯點(diǎn)火后的第32 h，將2＃梭式窯點(diǎn)火；2＃梭式窯點(diǎn)火后的第32 h，將3＃梭式窯點(diǎn)火；當(dāng)?shù)竭_(dá)第96 h，1＃梭式窯降溫結(jié)束，然后又被重新點(diǎn)火升溫。這樣3條梭式窯完成循環(huán)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。該方法既降低環(huán)保成本，又提高了產(chǎn)量，還可滿足煙氣處理至達(dá)標(biāo)排放。

1.4 窯爐余熱利用

對(duì)于降溫過(guò)程中熱風(fēng)的利用，在所有并聯(lián)窯爐排煙口匯入主管道前各自安裝調(diào)節(jié)閥門，在調(diào)節(jié)閥門前另增加余熱排放管道，且在余熱排放管道上配置可關(guān)閉的調(diào)節(jié)閥門。當(dāng)一條窯爐完成制品的燒成后，可以將排煙主管道調(diào)節(jié)閥門關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)此窯爐與煙氣處理系統(tǒng)斷開(kāi)；同時(shí)將余熱管路調(diào)節(jié)閥門打開(kāi)，將降溫過(guò)程中抽出的多余熱風(fēng)送去干燥洞用于干燥制品。

2 梭式窯煙氣處理改進(jìn)后的應(yīng)用效果

2.1 實(shí)現(xiàn)煙氣環(huán)保超低排放

采用高溫碳酸氫鈉干法脫硫，布袋除塵，低溫SCR脫硝方案符合梭式窯煙氣處理要求。在并聯(lián)式梭式窯的運(yùn)行過(guò)程中，煙氣環(huán)保處理后污染物含量滿足《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》第四時(shí)段標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2.2 縮短窯爐運(yùn)行時(shí)間

單條梭式窯自點(diǎn)火開(kāi)始至降溫結(jié)束需要96 h。采用并聯(lián)式梭式窯運(yùn)行后，自1＃梭式窯點(diǎn)火至3＃梭式窯降溫結(jié)束，共需要160 h，每條窯爐平均花費(fèi)53 h，提高了窯爐的運(yùn)行效率，增加了企業(yè)的利潤(rùn)。另外，并聯(lián)式梭式窯模式實(shí)現(xiàn)了降溫時(shí)抽出熱空氣溫度的趨穩(wěn)化，抽出的熱空氣被源源不斷地送入干燥洞對(duì)半成品進(jìn)行干燥。

2.3 綜合利用窯爐余熱

高溫?zé)煔馀c冷水發(fā)生熱交換，降低了煙氣溫度，滿足了系統(tǒng)的要求。冬季，加熱后的水用于取暖和洗澡；夏季，加熱后的水用于洗澡。降溫時(shí)，打開(kāi)余熱管路調(diào)節(jié)閥門，將降溫過(guò)程中抽出的多余熱風(fēng)用于干燥制品。

2.4 實(shí)現(xiàn)煙氣處理系統(tǒng)的智能化

梭式窯在燒成制品的全過(guò)程中均采用自動(dòng)化控制。利用485通訊模塊與煙氣排放污染物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相連，及時(shí)將煙氣污染物排放指標(biāo)反饋到控制室。同時(shí)，煙氣處理系統(tǒng)采用DCS自動(dòng)控制，有效提高了煙氣處理系統(tǒng)整體的適應(yīng)性與穩(wěn)定性。測(cè)控儀表自動(dòng)檢測(cè)煙氣壓力與溫度，煙氣溫度高于系統(tǒng)所需溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行煙氣走向調(diào)整，保護(hù)高溫除塵布袋，使低溫SCR催化劑不受破壞。整個(gè)煙氣處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)添加小蘇打、噴氨水，實(shí)現(xiàn)煙氣處理控制精準(zhǔn)化［9-10］。DCS控制、PID智能儀表、485通訊模塊等的應(yīng)用大大提升了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，保障了煙氣處理系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行。另外，在煙氣處理系統(tǒng)的關(guān)鍵位置增加連鎖控制，可以自動(dòng)切斷天然氣輸送，改變煙氣走向等，保障了系統(tǒng)運(yùn)行的安全。

3 結(jié)語(yǔ)

3條梭式窯并聯(lián)運(yùn)行的新模式節(jié)約了環(huán)保成本，提高了窯爐的運(yùn)行效率，同時(shí)為干燥洞持續(xù)送去熱空氣，對(duì)半成品進(jìn)行干燥；煙氣余熱的二次回收以及熱空氣的回收利用，滿足了生活和生產(chǎn)所需，避免了不必要的浪費(fèi)；DCS控制、PID智能儀表、485通訊模塊等的應(yīng)用大大提升了煙氣處理系統(tǒng)的智能化水平。

然而，經(jīng)運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，目前水冷散熱存在夏季時(shí)余熱利用率低的問(wèn)題。為進(jìn)一步探索梭式窯煙氣的余熱利用，可將水冷散熱器換為風(fēng)冷換熱器，加熱冷空氣，為其他梭式窯提供點(diǎn)火階段的助燃風(fēng)，降低燃耗，節(jié)約成本；或者將加熱后的熱空氣送去干燥洞對(duì)磚坯進(jìn)行干燥。